热耗散率检测单元制造技术

一种热耗散率检测单元，包括：原点探测器，设置于原点位置；

【技术实现步骤摘要】
热耗散率检测单元


[0001]本专利技术涉及凝聚态领域，特别涉及一种热耗散率检测单元
。

技术介绍

[0002]在经典理论中，热量在湍流对流场中的传递通常被认为是一个能量逐级传递的过程，湍流热能不断从大尺寸的涡流向小尺度的涡流传递，直到当涡流的尺寸与温度耗散长度相当时，湍流热能才最终完全消散
。
在这一过程中，热耗散率描述了热能耗散的快慢
。
[0003]Grossmann
和
Lohse
的理论通过将耗散场分解为两部分来解释整体传热效率与系统控制参数之间的关系，请参考
S.Grossmann and D.Lohse
如下的四篇论文：
J.Fluid Mech.407,27(2000)
，
Phys.Rev.Lett.86,3316(2001)
，
Phys.Rev.E 66,016305(2002)
，
Phys.Fluids 16,4462(2004)
，在其理论假设中，不同的热耗散率空间分布推导出相同的整体传热量
。
因此，理论并不能给出哪种热耗散率空间分布符合实际传热过程，所以需要实验测量数据提供这一重要的信息
。

技术实现思路

[0004]本专利技术解决的问题是提供精度高和分辨率高的热耗散率检测单元
。
[0005]为解决上述问题，本专利技术提供一种热耗散率检测单元，包括：原点探测器，设置于原点位置；
x
轴探测器，设置于
x
轴；
y
轴探测器，设置于
y
轴；
z
轴探测器，设置于
z
轴；其中，所述原点探测器，
x
轴探测器
、y
轴探测器和
z
轴探测器的间距设置为小于热边界层厚度且所述间距设置为足够大以使得减少探测器尖端对附近温度测量产生的扰动
。
[0006]可选的，所述原点探测器为热敏电阻
。
[0007]可选的，所述
x
轴探测器为热敏电阻
。
[0008]可选的，所述
y
轴探测器为热敏电阻
。
[0009]可选的，所述
z
轴探测器为热敏电阻
。
[0010]可选的，所述原点探测器，
x
轴探测器
、y
轴探测器和
z
轴探测器具有尖端直径
。
[0011]可选的，所述间距设置为所述尖端直径的2‑3倍
。
[0012]可选的，所述尖端直径为
80
微米
。
[0013]可选的，所述间距设置为
250
微米
。
[0014]可选的，所述原点探测器，
x
轴探测器
、y
轴探测器和
z
轴探测器中每一个作为电阻臂连接到交流变压器电桥，另一个电阻臂连接到可变电阻器以平衡电桥，该桥由锁定放大器驱动
。
[0015]与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下优点：本专利技术提供的实施例能够高分辨
、
高响应和高精度的测量热耗散率，并且可以有效的测量
Rayleigh
‑‑
B\'enard
热对流实验平台热耗散，风洞中的热耗散实验，工程中热管流热耗散以及海洋，大气以及湖泊中热耗散测量实验
。
附图说明
[0016]图1是本专利技术一实施例的热耗散率检测单元示意图；
[0017]图2是本专利技术一实施例的热耗散率检测单元示意图；
[0018]图3是本专利技术一实施例的热耗散率检测单元的测量电路示意图；
[0019]图4是本专利技术一实施例的热耗散率检测单元的从四个温度探测器所测信号中计算的温度傅立叶频谱
。
具体实施方式
[0020]在经典理论中，热量在湍流对流场中的传递通常被认为是一个能量逐级传递的过程，湍流热能不断从大尺寸的涡流向小尺度的涡流传递，直到当涡流的尺寸与温度耗散长度相当时，湍流热能才最终完全消散
。
在这一过程中，热耗散率描述了热能耗散的快慢
。
[0021]但是不同于固体介质，流场
(
尤其是湍流场
)
中的耗散率空间分布不均匀，且其在同一位置上随时间剧烈波动，导致理论计算与实际数值间产生巨大的偏差
。
因此直接对热耗散率进行高分辨，高响应，高精度地测量不仅能够获得准确的热量传输速率的空间分布和重要的时间统计信息，也为不断迭代改进理论模型的预测参数提供了重要的实验数据
。
[0022]实验上有不少直接测量热耗散率的尝试，比如风洞实验中用多个冷线风速仪
(
测量风洞中空气温度的探头
)
测量温度梯度去计算热耗散率
。
这样设计的探头大多只能用于风洞实验，使用测量场景有限；还有冷线风速仪的测量，存在过多的电信号分析转换，对环境噪音信号更为敏感，测量精度不高；更多的是冷线风速仪相对于常见的热敏电阻探头，器材的结构强度以及长时间测量稳定性不足
。
[0023]基于上述分析，本专利技术提供一种测量场景更广泛，长时间测量性能更稳定，高分辨，高响应，高精确的热耗率检测单元，用于热流动实验的热耗散测量，以及地理温度耗散的探测
。
可以有效的测量
Rayleigh
‑‑
B\'enard
热对流实验平台热耗散，风洞中的热耗散实验，工程中热管流热耗散以及海洋，大气以及湖泊中热耗散测量实验
。
[0024]本专利技术一实施例提供一种热耗散率检测单元，请参考图1和图2，包括：原点探测器
101
，设置于原点位置；
x
轴探测器
102
，设置于
x
轴；
y
轴探测器
103
，设置于
y
轴；
z
轴探测器
104
，设置于
z
轴；其中，所述原点探测器，
x
轴探测器
、y
轴探测器和
z
轴探测器的间距设置为小于热边界层厚度，且所述间距设置为足够大以使得减少探测器尖端对附近温度测量产生的扰动
。
[0025]热耗散率描述的是在温度场中某一位置
(x,y,z)
，在某一时刻
t
，热能被耗散的速率，其数学表达式为：
[0026][0027]其中
κ
是介质的热扩散率，是温度梯度随空间位置和时间的函数
。
[0028]因为对流理论认为在温度边界层厚度以内温度呈线性分布，所以探测器间本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种热耗散率检测单元，其特征在于，包括：原点探测器，设置于原点位置；
x
轴探测器，设置于
x
轴；
y
轴探测器，设置于
y
轴；
z
轴探测器，设置于
z
轴；其中，所述原点探测器，
x
轴探测器
、y
轴探测器和
z
轴探测器的间距设置为小于热边界层厚度且所述间距设置为足够大以使得减少探测器尖端对附近温度测量产生的扰动
。2.
如权利要求1所述的热耗散率检测单元，其特征在于，所述原点探测器为热敏电阻
。3.
如权利要求1所述的热耗散率检测单元，其特征在于，所述
x
轴探测器为热敏电阻
。4.
如权利要求1所述的热耗散率检测单元，其特征在于，所述
y
轴探测器为热敏电阻
。5.
如权利要求1所述的热耗散率检测单元，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：何晓舟，鄢博，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学深圳，
类型：发明
国别省市：